莒南縣十字路街道興隆店子水庫大壩安全評價

李宗波，孫成玲

（1.山東省莒南縣十字路水利服務中心，山東 莒南 276600；2.山東省莒南縣大店水利服務中心，山東 莒南 276612）

各種自然災害對人類的破壞是十分嚴重的，其中，洪水對人們的生活有嚴重的影響。洪水的發生會給人類的生命財產安全帶來極為嚴重的威脅。因此，水庫大壩建設變得十分重要。本文就針對莒南縣十字路街道興隆店子水庫大壩的安全評價進行分析，以保證水庫大壩的安全應用。

1 工程綜合概況

1.1 工程概況

興隆店子水庫位于山東省莒南縣城南3 km2處，壩址建在濱海水系，洙溪河支流，野疃河上游。水庫于1978年10月動工，1979年2月建成蓄水。總流域面積0.8 km2，總庫容51.2萬m3，興利庫容38.8萬m3。水庫防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。興利水位104.36 m（1985年黃海高程系，下同），設計洪水位105.50 m，校核洪水位106.10 m?？値烊?1.20萬m3，興利庫容38.80萬m3，調洪庫容12.40萬m3。是一座以防洪、灌溉、養殖于一體的綜合性?。ǘ┬退畮臁Ｋ畮煊纱髩?、溢洪道兩部分組成。

（1）工程等級與洪水標準。興隆店子水庫興利庫容38.8萬m3，總庫容51.2萬m3。根據GB 50201—2014《防洪標準》規定，水庫規模為?。ǘ┬?，屬Ⅳ等工程，主要建筑物級別4級。本次設計洪水采用20年一遇，校核洪水采用200年一遇。

（2）大壩。水庫大壩為均質土壩，壩頂高程107.38 m，壩長266 m，壩頂寬5.6 m，最大壩高13.48 m。迎水坡1∶2.5，背水坡1∶2.25。

（3）溢洪道。溢洪道為開敞式，堰頂高程為104.36 m，寬度為9 m，歷史最大泄量31.5 m3/s。

1.2 工程建設及運行情況

興隆店子水庫由莒南縣水利局設計，1978年10月開始施工，于1979年2月建成蓄水。

當時施工中存在著工程標準低，施工質量較差，密實度不均勻等問題，又經長期運行造成亞穩固狀態。

1.3 工程特性表

工程的特征指標情況見表1。

表1 工程特性表

1.4 水庫安全評價的依據

本次安全評價是依據《水庫大壩安全鑒定辦法》（水建管〔2003〕271號）和SL 258—2017《水庫大壩安全評價導則》，結合興隆店子水庫的實際情況而進行。

（1）勘探測量資料。①水庫除險加固工程設計報告。②航測庫區及壩址區地形圖（1/10 000）；工程局部地形圖；實測大壩縱橫斷面圖；溢洪道橫斷面圖。③現狀地質勘測資料，工程質量檢測資料。

（2）其他資料。①有關技術檔案資料。②水庫大壩安全鑒定評價報告。③水庫安全鑒定結論審核意見。④其他相關資料。

2 防洪能力復核

2.1 防洪標準復核

根據SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》規定，興隆店子水庫興利庫容為38.8萬m3，總庫容為51.2萬m3，工程規模為?。ǘ┬?，工程等別屬IV等，主要建筑物級別為4級。

根據魯水管字[2008]1號文精神，按照《山東省小型水庫洪水核算方法》（試行）、山東省水文水資源勘測局《山東省小型水庫所在縣暴雨統計參數分析成果》及SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，興隆店子水庫劃為山區水庫。本次安全評價設計洪水標準取20年一遇，校核洪水標準取200年一遇。

2.2 設計洪水復核計算

（1）流域特征參數

①流域面積F＝0.8 km2。

②干流長度L＝3.34 km。

③干流比降J＝0.071 m/m。

（2）洪水核算

①洪水標準：設計P=5%，校核P=0.5%。

②洪峰流量。

③流域綜合特征參數

④查《山東省小型水庫洪水核算辦法》（試行）輔助圖表得該水庫位置多年平均最大24 h降雨量為H24=95 mm，最大24 h降雨量變差系數為CV=0.59。

⑤采用CS=3.5CV，應用皮爾遜Ⅲ型曲線的模比系數Kp值表得：

⑥各種頻率最大24 h降水表量H24p＝KP×H24，則：

⑦單位面積最大洪峰流量qm，該流域屬山區，由K值、H24p值查太沂山北山區qm-H24P-K關系曲線得

⑧設計最大洪峰流量Qm=qm×F。

（3）洪水總量W和洪水過程線的計算

采用公式W=0.1hRF則

①洪水總量W的計算。

20年一遇洪水總量W的計算。

20年一遇的24 h設計暴雨量為H24P=207.1 mm，其中75%為207.1×75%=155.33 mm，前期影響雨量Pa=40 mm，則

查P+Pa-hR關系曲線得hR=l08 mm。

即20年一遇洪水總量W為

200年一遇洪水總量W的計算。

200年一遇的24 h校核暴雨量為H24P=338.68mm，其75%為338.68×75%=254.01 mm，前期影響雨量Pa=40 mm，則

查P+Pa-hR關系曲線得hR=213 mm。

即200年一遇洪水總量W為

W=0.1hRF=0.1×213×7.5=159.75萬m3。

②洪水過程線的計算。

洪水過程線近似為三角形，其最大洪峰Qm出現在tm=l/3T時，則20年一遇洪水歷時為

200年一遇洪水歷時為

2.3 大壩抗洪能力復核

2.3.1 大壩壩頂高程復核

壩頂超高按SL 189—2013《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》計算

式中：Y為壩頂在靜水位以上的超高，m；R為波浪在壩坡上的最大爬高，m；A為安全加高值，m。復核成果見表2。

表2 壩頂高程復核成果表 m

2.3.2 大壩抗洪能力復核

由壩頂高程計算結果可以看出，20年一遇設計洪水運用情況計算防浪墻頂高程為106.63 m，200年一遇校核洪水運用情況計算的防浪墻頂高程為106.80m，現狀壩頂高程105.06m，高出正常情況下靜水位1.13m，防浪墻頂高程106.8 m＞106.63 m，壩頂高程滿足20年一遇設計標準和200年一遇校核標準。根據上述結果評定該大壩抗洪能力滿足GB 50201—2014《防洪標準》和SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的要求。

興隆店子水庫設計下泄流量為17.6 m3/s（P=5%），校核下泄流量為31.5 m3/s（P=0.5%），從上述計算結果顯示溢洪道能夠安全下泄最大流量；溢洪道為開敞式，有交通橋，泄槽底部沖刷嚴重，溢洪道末端無消能工程，對下游河道沖刷嚴重。

2.4 防洪能力復核結論

（1）水庫原設計防洪標準滿足GB 50201—2014《防洪標準》和SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》的要求，不需要調整。

（2）大壩現狀壩頂高程和防浪墻頂高程均滿足規范要求。

（3）水庫泄水建筑物的泄流能力滿足泄洪要求，但對大壩和下游河道均存在安全隱患。

根據SL 258—2017《水庫大壩安全評價導則》的規定，興隆店子水庫防洪標準及大壩抗洪能力滿足規范要求，大壩防洪安全性評定為B級。

3 結構安全評價

3.1 大壩結構安全評價

3.1.1 大壩變形分析

大壩未設置變形觀測設施。現場實際測量與原加固設計報告比較復核，壩體現狀處于穩定狀態，下游壩坡未見明顯沉降變形、壩頂未見明顯水平變形。

3.1.2 大壩變形評價

興隆店子水庫大壩變形分析評價結論如下。

（1）根據現有資料和實際測量結果分析，大壩總體變形性狀及壩體沉降處于穩定狀態。

（2）大壩變形監測不符合規范要求。

3.2 壩坡穩定復核

3.2.1安全系數

大壩為4級建筑物，據SL 274—2001《碾壓式土石壩設計規范》的要求，采用計條塊間作用力的簡化畢肖普法計算，相應的壩坡抗滑穩定最小允許安全系數見表3。

表3 壩坡抗滑穩定最小安全系數表

3.2.2 計算方法及結果

該大壩為土石壩，根據SL 274—2001《碾壓式土石壩設計規范》的要求，對壩坡的穩定分析Auto－Bank7.7程序進行計算，按計條塊間作用力的簡化畢肖普法計算出抗滑穩定最小安全系數。

3.2.3 計算成果分析

上游壩坡庫水位降落工況下的抗滑穩定最小安全系數Kmin不滿足規范要求；下游壩坡各工況的抗滑穩定最小安全系數Kmin不滿足規范要求。

3.3 泄水、輸水建筑物結構安全評價

3.3.1 溢洪道結構安全評價

溢洪道導流墻為漿砌石結構、左側導流墻受洪水淘刷，損毀嚴重。下游無消能防沖設施，對下游沖刷嚴重，需要新建消能工?？刂贫斡薪煌颉?/p>

3.3.2 結構安全評價結論

根據興隆店子水庫的現狀，大壩結構安全復核結論如下。

（1）大壩壩坡抗滑穩定不滿足規范要求。

（2）大壩無變形觀測設施，無明顯變形異?，F象。

（3）溢洪道結構強度不滿足規范要求，控制段交通影響防汛搶險，下游有阻水建筑物，對行洪存在安全隱患。放水洞結構強度不滿足規范要求。

根據SL 258—2017《水庫大壩安全評價導則》的規定，該水庫大壩結構安全評定為C級。

4 抗震安全評價

4.1 抗震設防烈度復核

據GB 18306—2015《中國地震動參數區劃圖》，龍門水庫庫區的地震動反應譜特征周期為0.45 s，地震動峰值加速度為0.05 g，應地震基本烈度為Ⅵ度，根據2017年12月1日實施的《山東省建設工程抗震設防條例》，按照不低于地震動峰值加速度為0.10 g確定抗震設防要求，抗震設防烈度Ⅶ度。

興隆店子水庫設計時地震設防烈度為Ⅷ度，未考慮抗震設計，工程現狀抗震設防烈度不滿足《山東省建設工程抗震設防條例》要求，需進行調整。

4.2 大壩抗震安全評價

大壩抗震穩定性及結構強度計算見“結構安全評價”章節，在地震工況下，大壩抗震穩定性不滿足規范要求。

根據現場勘探成果，大壩為均質土壩，壩體填筑成分主要為壤土，壩基地層主要為中風化花崗巖，壩體和壩基均不存在地震液化的可能。

4.3 泄水抗震安全評價

溢洪道位于大壩左側，為開敞式結構，地層為花崗巖，強—弱風化，具中等—弱透水性，為堅硬巖。

4.4 抗震安全評價結論

根據水庫的現狀，抗震安全復核結論如下。

大壩的抗震穩定性不滿足規范要求，壩基不存在地震液化可能，抗震措施不完善。

根據SL 258—2017《水庫大壩安全評價導則》的規定，該水庫大壩抗震安全評定C級。4.5大壩安全綜合評價

根據上述綜合評價，按《水庫大壩安全鑒定辦法》第十六條安全分類標準，該壩應為二類壩。

5 滲流穩定性評價

滲流安全評價的目的是復核大壩滲流控制措施和當前的實際滲流性態能否滿足大壩在設計條件下安全運行。

本次滲流安全評價采用現場檢查法、計算分析法和經驗類比法綜合使用，以便準確判斷大壩滲流性態及滲流安全。

6 壩基滲流安全評價

根據土工試驗提供的大壩土料的物理性能試驗成果，壩基防滲性良好，一般不會發生大的滲漏問題。根據調查訪問及現場查勘，壩后腳未發現滲漏現象。根據SL 258—2017《水庫大壩安全評價導則》的規定，壩基滲流滿足規范要求。

7 溢洪道滲流安全評價

溢洪道受洪水淘刷，岸墻基礎裸露，通過現場檢查，溢洪道堰基不存在明顯滲漏和繞滲現象，基礎抗滲效果良好。

8 結束語

興隆店子水庫大壩安全評價，為規范、指導水庫管理單位及其主管部門在水庫大壩發生突發安全事件時做好安全管理應急調度和搶險工作，建立健全應對突發安全事件的指揮、防范、處置體制和機制，明確各級政府和相關部門及組織的職責和權利，提高應對突發事件能力、降低水庫風險、避免或減少損失的非工程措施，為影響范圍內安全管理（防汛）調度所涉及的部門、單位、機構和設施等工作奠定基礎。